descoperire imagine interactivă

Galeria de proiecte Moon Camp Pioneers 2022 - 2023

 

În Moon Camp Pioneers, misiunea fiecărei echipe este de a proiecta 3D o tabără lunară completă folosind un software la alegere. De asemenea, trebuie să explice cum vor folosi resursele locale, cum vor proteja astronauții de pericolele spațiului și cum vor descrie spațiile de locuit și de lucru din tabăra lunară.

LEM

III Liceum Ogólnokształcące im. Marynarki Wojennej RP w Gdyni  Gdynia-Pomorskie    Polonia 14, 17, 18   5 / 1 Engleză
Software de proiectare 3D: BlenderKit



1.1 - Descrierea proiectului

Tabăra lunară LEM (Lunar Exploration Mission) poartă numele unui pionier al genului science-fiction din Polonia - Stanisław Lem. 

Baza va fi amplasată la Polul Sud al Lunii, pe marginea craterului Shoemaker, pentru a folosi resursele in situ. Baza este împărțită în module, inclusiv o zonă de somn și relaxare, o sală de gimnastică, o bucătărie, un centru de control al misiunii, un compartiment medical și un laborator pentru efectuarea de experimente. În plus, în etapele ulterioare ale misiunii vor fi construite un dom cu seră aeroponică, un laborator de gravitație și o magazie pentru roboții Doglike GLIMPSE. 

Scopul misiunii noastre este cercetarea științifică. Se vor efectua experimente în domeniile biologiei, științei planetare, geologiei și fizicii. În plus, vom monitoriza sănătatea fizică și mentală a astronauților în vederea unor viitoare explorări spațiale. 

LEM va contribui în mod semnificativ la dezvoltarea explorării și a științei lunare. Prin virtutea designului bazei, misiunea va putea să se dezvolte de la o singură bază la o colonie lunară, putând da startul unei colonii lunare în viitor.

1.2 - De ce vrei să construiești o tabără lunară? Explicați scopul principal al taberei dvs. lunare (de exemplu, scopuri științifice, comerciale și/sau turistice).

Viziunea taberei LEM Moon Camp este de a experimenta explorarea lunară durabilă și internațională. 

Scopul principal al LEM este științific, și anume de a efectua experimente în domeniile biologiei, fizicii și geneticii. În plus, vom testa utilitatea resurselor in-situ, cum ar fi apa înghețată, care ar putea fi o soluție rentabilă pentru o prezență mai îndelungată pe Lună. Celălalt scop al nostru este acela de a transforma, în viitor, baza unică într-o colonie lunară. 

Scopul nostru secundar este educațional. Astronauții vor înregistra scurte videoclipuri care prezintă viața lor pe Lună, care vor fi folosite ulterior pentru educația spațială și pentru a crește popularitatea pe rețelele de socializare (vom face chiar și primul TikTok de pe Lună!).

2.1 - Unde doriți să vă construiți tabăra lunară? Explică-ți alegerea.

Am ales ca locație marginea craterului Shoemaker (în jur de Lat: -88,48°, Lon: 76,20°). 

  • Compoziție ridicată de hidrogen, necesară pentru combustibilul pentru rachete. Craterul Shoemaker prezintă chiar mai mult hidrogen decât craterul Shackleton, deoarece este mai vechi.
  • Cantități semnificative de gheață de apă
  • Lumina soarelui este prezentă timp de aproximativ 50% din timpul lunatiei, iar zonele permanent umbrite se află la aproximativ 10 km distanță. 
  • Pereții netezi ai lui Shoemaker vor facilita accesul roverelor la explorarea interiorului său. Acest lucru va permite transportul facil al echipamentelor și al proviziilor. Zona are o pantă de aproximativ 1%. 
  • Chiar lângă pata menționată mai sus se află un loc care arată foarte asemănător cu imaginile unor potențiale tuburi de lavă care ar putea fi explorate pentru o bancă de gene, depozitare și un potențial habitat.

Toate datele sunt preluate de pe site-ul LROC: https://quickmap.lroc.asu.edu/ [Accesat la 18.04.23]

2.2 - Cum intenționați să vă construiți tabăra lunară? Gândiți-vă cum puteți utiliza resursele naturale ale Lunii și ce materiale ar trebui să aduceți de pe Pământ. Descrieți tehnicile, materialele și opțiunile dumneavoastră de proiectare.

Materiale

  • Aluminiul va fi principalul material pentru baza noastră datorită greutății sale ușoare. 
  • Sticlă de plumb - prezintă o bună rezistență la radiații, rămânând în același timp transparentă
  • Plumb - va fi folosit ca ecranare împotriva radiațiilor datorită proprietăților sale foarte bune de rezistență la radiații. 
  • Fibra de bazalt - un mare izolator termic, care poate fi fabricat pe Lună

Tehnici și alegeri de design

  • Un avantaj major al bazei noastre este modularitatea sa asigurată de forma hexagonală și de designul asemănător cu cel al țiglei.
  • Utilizarea arcurilor și a cauciucului în loc de greutăți în sala de gimnastică va face posibile exerciții regulate în condiții de gravitație scăzută.
  • Modulul de aterizare integrat în fiecare modul va reduce costurile legate de greutatea suplimentară pentru un sistem de aterizare separat.
  • Panourile solare vor fi plasate în poziție ascendentă pentru a maximiza eficiența la polii lunari.
  • Sera va fi construită de astronauți cu ajutorul materialelor aduse de pe Pământ (aluminiu și sticlă de plumb) în lansări ulterioare.
  • Laboratorul gravitațional va fi construit din materiale in situ în lansările ulterioare. 

Surse 

100% a modelului de design este al nostru. Unele materiale au fost preluate din baza de date gratuită BlenderKit.

Pentru posterele utilizate în interiorul bazei noastre: 

2.3 - Cum protejează tabăra voastră lunară și cum oferă astronauților un adăpost împotriva mediului dur al Lunii?

Radiații 

Un strat de plumb și scuturi electromagnetice vor asigura o protecție generală împotriva radiațiilor și interferențelor electromagnetice. Tunelurile dintre module vor fi acoperite cu regolit pentru a le proteja. Cupola, pe de altă parte, va fi realizată din sticlă de plumb, care oferă o bună protecție împotriva radiațiilor. În plus, vom monitoriza constant nivelul de radiații din bază cu ajutorul contoarelor Geiger.

Meteoriți 

Studiile și statisticile generale arată că nu se întâmplă prea des căderi de meteoriți, iar dacă se întâmplă, sunt micrometeoriți. Stratul care protejează împotriva radiațiilor ar trebui să asigure o protecție de bază împotriva acestora. În plus, vom folosi scuturi speciale pentru protecție avansată împotriva micrometeoriților. 

Disiparea căldurii și diferența mare de temperatură 

Pereții bazei trebuie să asigure o izolare termică amplă pentru a menține temperatura din interior relativ constantă. În cea mai mare parte, acest lucru poate fi asigurat de un strat de protecție împotriva radiațiilor și, în plus, va exista un strat izolator subțire, precum și un strat de protecție împotriva transferului de căldură prin radiații (adică infraroșu), În plus, în bază va exista un sistem care să stabilizeze mai precis temperatura la o valoare adecvată. În plus, în geamul domului vor fi amplasate panouri fotovoltaice semipermeabile pentru a genera electricitate și pentru a proteja împotriva temperaturilor ridicate din timpul zilei lunare.

Praf lunar 

Pentru a ne proteja împotriva prafului lunar, adică a bucăților foarte fine de silicați și a altor compuși care pot fi potențial dăunători pentru oameni, vom folosi un sistem de filtrare a aerului în sasuri. Pentru a proteja panourile fotovoltaice de acest praf care se depune pe ele, acestea vor putea să își schimbe unghiul de înclinare și să se scufunde în acest praf.

3.1 - Cum va asigura tabăra voastră pe Lună accesul durabil al astronauților la nevoile de bază, cum ar fi apa, hrana, aerul și energia?

Apă

 Metoda "Aqua factorem" pentru extragerea apei
Apa este reciclată folosind bioreactoare de alge și sistemul MELiSSA, asigurând un sistem închis.

Roverul caută și cartografiază gheața lunară, substanțele chimice și rocile subterane care obstrucționează săpăturile
Spectrometrul analizează probe de sol de la diferite adâncimi pentru apă 
Acesta forează sub suprafața lunară și excavează cantități mari de regolit.
Roverul de transport implementează excavatorul și livrează regolitul

Alimente

Inteligența artificială monitorizează datele din interiorul serei aeroponice (temperatura, nivelul de CO2, umiditatea, lungimea de undă a luminii și ciclurile de creștere), apoi le ajustează pentru a optimiza mediul pentru cultivarea diferitelor legume.
Adăugarea a 100 mg de acid gama-aminobutiric (GABA) în legume (cum ar fi Toscano Kale) pentru a reduce anxietatea 

Algoritmii tehnologiei portabile și interceptive analizează datele (ritmul cardiac, ciclul de somn, exercițiile fizice, schimbările de greutate, consumul de apă) pentru a calcula nutrienții individuali specializați.
Alimentele tipărite 3D, adaptate la nevoile calorice și nutriționale ale astronauților, ajută metodele tradiționale de gătit
Astronauții pregătesc, mănâncă și fac curățenie după mese împreună pentru a întări legăturile. 
Datorită imprimării 3D, astronauții se pot bucura de mesele lor culturale/religioase.

Aer

Atmosfera bazei este recirculată și purificată în mod constant, eliminând dioxidul de carbon și reintroducând oxigenul prin intermediul bioreactorului menționat mai sus, într-o buclă închisă.
Pentru a obține oxigen, vom folosi tehnologia solară concentrată (vom avea nevoie de un mic reactor, cu garnitură de etanșare la exterior și lentile Fresnel) pentru a topi regolitul. Electrozii din interiorul reactorului separă metalele de oxigen și, menținând o presiune scăzută, vom extrage oxigenul din sistem și îl vom stoca în rezervoare de gaz sub presiune.

Putere

Energia electrică este generată cu ajutorul unor panouri solare amplasate pe acoperiș și în sticla domului. Această energie este stocată într-un sistem închis de pile de combustie pe bază de hidrogen și baterii pentru a spori siguranța și a minimiza posibilitatea pierderii de energie. Am ales pilele de combustie deoarece combustibilul lor poate fi stocat modular în rezervoare externe, oferind o soluție ușoară la problema stocării energiei.

3.2 - Cum se va ocupa tabăra dvs. lunară de deșeurile produse de astronauți pe Lună?

Deșeuri umane

Urina și fecalele sunt tratate și procesate într-o unitate de gestionare a deșeurilor, similară sistemului de reciclare a apei de pe Stația Spațială Internațională (ISS), și într-un bioreactor, pentru a produce apă și deșeuri solide care pot fi stocate sau eliminate în condiții de siguranță.
Fecalele sunt transformate în unelte din bioplastic cu ajutorul imprimării 3D

Reciclare

Cu ajutorul imprimării 3D, reutilizăm anumite materiale plastice sau metale în instrumente noi
Folosind compostarea anaerobă, transformăm deșeurile organice în sol fertil care poate produce căldură și gaz CH4 și metan care pot alimenta rachetele noastre.

Depozitare

Materialele radioactive sau periculoase ar trebui depozitate în containere special concepute pentru a preveni contaminarea mediului lunar.

În plus, un sistem de etichetare va clarifica din ce este făcut fiecare lucru, cum poate fi gestionat ca deșeu sau cum poate fi reutilizat.

3.3 - Cum va menține tabăra voastră lunară comunicațiile cu Pământul și cu alte baze lunare?

Pe bază va fi amplasată o antenă pentru banda de unde foarte scurte cu caracteristici de radiație omnidirecțională, care va fi utilizată pentru comunicarea locală cu astronauții în timpul operațiunilor din afara bazei și pentru transmiterea de date de la stațiile de măsurare sau alte dispozitive externe. Această metodă va fi utilizată numai în interiorul orizontului.

Dacă trebuie să comunicăm cu o stație, un rover sau un senzor care se află dincolo de orizont, vom folosi metoda Lună-Pământ-Lună. În acest caz, Pământul poate fi folosit ca releu, oferind acoperire pentru aproape întreaga emisferă a Lunii.

Punctul în care este amplasată baza permite comunicarea directă permanentă cu Pământul cu ajutorul antenelor de microunde direcționale. O astfel de legătură, datorită frecvenței utilizate, este destul de rezistentă la interferențe și nu necesită o putere mare.

4.1 - Pe ce subiect(e) științific(e) se va(u) axa cercetarea în Tabăra Lunii? Explicați ce experimente intenționați să faceți pe Lună (de exemplu, în subiecte legate de geologie, mediu cu gravitație redusă, biologie, tehnologie, robotică, astronomie etc.).

Scopul principal al LEM este cercetarea experimentelor biologice și explorarea tuburilor de lavă. Sunt propuse mai multe experimente:

Impactul asupra plantelor și ciupercilor. Formelor de viață le place să se adapteze la condiții noi, așa că este posibil să asistăm la unele mutații. Potențialele specimene ar fi o ciupercă radiotrofă, cum ar fi Cladosporium sphaerospermum sau Cryptococcus neoformans.
Bio-modificarea supraviețuirii plantelor și a ciupercilor. Bio-îmbunătățirile ar putea include o producție mai mare de melanină și ar testa superioritatea organismelor bio-modificate și modul în care acestea afectează comestibilitatea plantelor.
Testarea stocării ADN-ului pe Lună. Într-o zi am putea folosi Luna ca o arcă pentru materialul genetic, deoarece este mai bine să stocăm informațiile importante în locuri diferite.
Baza noastră ar fi amplasată în apropierea unei potențiale secțiuni de tuburi de lavă, ceea ce ar deschide posibilitatea de a le explora cu ajutorul roboților Doglike GLIMPSE. Acest echipaj robotic ar înregistra radiațiile și temperaturile din interior, precum și ar studia aspectele geologice ale acestor peșteri, cum ar fi structura și compoziția pereților. Roboții ar căuta, de asemenea, apă potențială. Misiunea ar consta din mai mulți roboți care ar îndeplini sarcini diferite pentru a forma o unitate coerentă.           

Aceste experimente oferă date valoroase pentru misiuni și așezări ulterioare, ceea ce ar deschide o nouă ramură a economiei.

În plus, se va efectua un studiu al propagării undelor electromagnetice în spectrul radio într-un mediu fără atmosferă. Acest experiment se bazează pe studiul distanței pe care o poate parcurge o undă radio într-un mediu în care nu pot exista reflexii și refracții ale undei. Prin realizarea acestui experiment, este posibil să se verifice și să se găsească distanța maximă la care o bază lunară se poate afla față de o altă bază sau stație de cercetare, un eventual releu sau un vehicul lunar, astfel încât informațiile să poată fi transmise în mod stabil între ele.

5.1 - Ce ați include în programul dumneavoastră de pregătire a astronauților, pentru a-i pregăti pentru o misiune pe Lună?

Formare în domeniul mediului

Astronauții vor fi izolați și plasați în medii polare extreme (de exemplu, tundra canadiană înghețată sau habitatul lunar din Alpii elvețieni) pentru o perioadă lungă de timp pentru a-și exersa comportamentul de expediție.
În sălbăticie, aceștia vor primi sarcini spontane, cum ar fi mutarea taberei, recuperarea alimentelor și a proviziilor aruncate în puncte aleatorii și aducerea lor înapoi în tabără.
În habitatul lunar, care va semăna cu tabăra noastră lunară, ei vor efectua rutine zilnice bazate pe misiunile anterioare ale ESA/NASA, dar vor primi și sarcini spontane pentru a-și dezvolta capacitatea de a improviza în condiții dificile.
Astronauții vor participa la cursurile Cooperative Adventure for Valuing and Exercising human behaviour and performance Skill (CAVES) ale ESA.

Formare tehnică

Astronauții se vor antrena la mersul pe Lună, la asamblarea taberei lunare, la colectarea de mostre de regolit și la efectuarea de experimente într-o piscină concepută pentru a simula condițiile de gravitație redusă și de iluminare lunară. Solul de pe fundul bazinului va imita solul lunar.
De asemenea, aceștia se vor antrena în realitate virtuală pentru a simula operațiunile robotice, manipularea masei și întreaga misiune, de la pre-lansare până la aterizare. Realitatea virtuală le va permite să se antreneze în timpul carantinei dinaintea lansării.

Geoștiință

Astronauții vor participa la cursul Pangea pentru a dobândi cunoștințe despre geostiința de teren, știința planetară și astrobiologie, necesare pentru "a identifica și documenta eșantioane relevante din punct de vedere științific pe teren și a comunica cu controlul de la sol folosind un limbaj eficient și corect din punct de vedere geologic".

Antrenament de zbor

Astronauții se vor antrena pe aeronave cu gravitație redusă pentru a simula condițiile de gravitație redusă pe care le vor experimenta în timpul zborului spre Lună.

Formare psihologică

Astronauții vor participa la cursuri de pregătire pentru a face față izolării și stresului.
Echipa va participa la terapia de grup pentru a lucra la comunicare, la posibilele zone de conflict și la modul în care să le abordeze eficient.

5.2 - De ce vehicule spațiale va avea nevoie viitoarea misiune pe Lună? Descrieți vehiculele găsite în Moon camp și luați în considerare modul în care veți călători spre și de pe Pământ și veți explora noi destinații pe suprafața Lunii.

Baza ar urma să fie transportată pe orbita lunară cu ajutorul unei rachete cu un diametru de cel puțin 14 metri. Odată ajuns pe orbită, fiecare modul de aterizare va coborî pe locurile desemnate pentru aterizare. La început, echipajul ar traversa suprafața lunară cu ajutorul unor rovere obișnuite și ușoare, dar când baza va fi la un nivel mai avansat, astronauții vor trece la roverul Desert RATS. Regolitul pentru extragerea hidrogenului, a oxigenului și a mineralelor va fi transportat de roverul autonom. În plus, vom folosi roboții GLIMPSE menționați mai sus, în paralel cu roverele de transport pentru explorarea autonomă.